книги из ГПНТБ / Юнитер А.Д. Повреждения и ремонт корпусов морских судов

Хотя при анализе были использованы статистические данные по состоянию на июнь 1969 г., актуальность проблемы не поте­ ряла своего значения. Правда, принятые меры по подкреплению днища, в том числе и на существующих судах, должны положи­ тельно сказаться уже в ближайшее время.

Еще в 20-е годы появились в литературе указания о необходи­ мости усиления днища. В 1930 г. отмечались серьезные поврежде­ ния днищевой обшивки на некоторых дизельных судах вследст­ вие ударов корпуса о воду. Однако введением в Правила клас­ сификационных обществ требований по усилению днищевой об­

в виде вмятин и гофр по днищевой обшивке. На это обстоятель­ ство указывал акад. Ю. А. Шиманский еще в 1940 г. [27].

Так что нельзя сказать, что в годы клепаного судостроения вопросам подкрепления днища не уделялось достаточного внима­ ния. Скорее можно говорить об отсутствии аварийных поврежде­ ний корпусов по причине слемминговых ударов в таком масштабе, как в последние два десятилетия.

Кроме того, существенными были и такие обстоятельства: суда клепаной конструкции имели более тяжелый, по сравнению со сварными, корпус, что увеличивало их осадку порожнем; при той же шпации клепаная конструкция днища обладала большей

судна. Известно, что суда, построенные в первом-втором десяти­ летии текущего столетия и имевшие скорость хода на тихой воде 12—14 узлов, снижали скорость в штормовых условиях до 7—9 узлов и менее. Немаловажное значение имел такой факт, как от­ сутствие значительного запаса мощности машинной установки, что практически не давало таким судам возможности плавать на волнении с большей скоростью.

Широко известные суда типа «Либерти», не обладая запасом мощности при плавании на волнении (при мощности 2500 л. с. номинальная скорость хода на тихой воде составляла 10 узлов), по существу не имели серьезных аварийных повреждений от слемминга.

В то же время на судах типа «Виктори» таких же размере­ ний, того же периода постройки, но имевших скорость хода 15 уз­ лов при мощности установки в 6000 э. л. с., повреждения от слем­ минга уже стали проблемой.

В этом сравнении двух серийных судов важно отметить на­ личие на судах типа «Виктори» запаса мощности силовой уста­ новки, что позволяло им плавать на волнении с высотой волны 5,8 м со скоростью 9,5 узла. При этом днище в носу подверга­ лось воздействию ударных нагрузок. Так, например, по данным

150

М. Очи, полученным при натурных испытаниях однотипных судов (тйпа «Маринер»), во время плавания судна на волнении в 7 бал­ лов со скоростью хода 10 узлов корпус в течение 30 мин испы­ тывает воздействие 84 слемминговых ударов.

Неудивительно, что в связи с большим числом повреждений днища на сварных судах постройки военных лет, в частности су­ дах типа «Виктори» и «Океан», Регистр судоходства ‘Ллойда в 1948 г. вынужден был издать специальный циркуляр, требующий подкрепления днищевой обшивки этих судов. Согласно цирку­ ляру требовалось устранять гофрировку днищевой обшивки при стрелках прогиба, превышающих 3/4 дюйма (19 мм), с последу­ ющей установкой подкреплений в виде продольных балок. Мож­

Сравним теперь одно из существующих серийных судов с тем

12—14 узлов при плавании на волнении до 7—8 баллов, то ста­ нет понятной необходимость подкреплений днища.

Не вызывает сомнения и тот факт, что проблема слемминга становится еще более значительной для новейших типов судов, например таких, как контейнеровозы, имеющие не только боль­ шую скорость хода, но и громадный запас мощности. Уже сего­

хода 26 узлов и мощностью энергетической установки 80 000 з. л. с. Как правило, повреждения от слемминга на танкерах не наб­ людались, во всяком случае в литературе [20] об этом сведений нет. Действительно, на танкере всегда имеется возможность при­ нять дополнительный балласт, чтобы исключить слемминговйе

удары.

Вместе с тем, по данным Регистра СССР, отмечались случаи повреждения днища на танкерах при недостаточной балластиров­ ке танков.

§ 28. ПОВРЕЖДЕНИЯ ОТ СЛЕММИНГА СУХОГРУЗНЫХ СУДОВ

Повреждения на судах типа «Ленинский комсомол». Характер­ ными в отношении повреждений днища от слемминга являются быстроходные и (по современным понятиям) сухогрузные паро­ турбоходы типа «Ленинский комсомол», построенные в начале 60-х годов.

151

Характеристики судов:

с точки зрения их нагрузки и воздействия волнения. Несмотря на казалось бы равные условия и возможности, идентичные обводы и конструктивные элементы, повреждения днища от ударов слемминга оказались различными на разных судах серии, и возник­ новение их трудно объяснить какой-либо закономерностью.

Так, например, анализ повреждений днища на судах этой се­ рии, выполненный автором по данным на январь 1972 г., показал следующее.

На шести судах серии (из 24 судов) деформации днища от слемминга были обнаружены при первом же доковании, т. е. спу­

8 лет. На 7 судах вообще отсутствовали повреждения днища ли­ бо были незначительны (стрелка прогиба менее 20 мм).

шивки килевого и прилегающих к нему двух, реже трех, поясьев обшивки в районе, ограниченном сечениями между 0,1 и 0,2 дли­ ны судна от носового перпендикуляра. Максимальная стрелка прогиба листов обшивки между набором (набор не деформиро­ ван!) достигала двух-трех толщин обшивки (5 = 1 4 мм).

Характерным для всех судов данного типа (да и большинства других сухогрузных судов) является постепенное накопление де­ формаций до момента, когда получит повреждение днищевой набор. В случае деформации последнего наблюдается резкий рост деформаций обшивки.

Максимальная стрелка прогиба днищевой обшивки во всех случаях повреждений не превысила четырех толщин (менее 60 мм), что ниже наибольших деформаций, отмеченных на судах типа «Омск» (90 мм) и типа «Красноград» (75 мм) [1,5].

Ни разу не было зарегистрировано случая появления хрупких трещин в листах обшивки либо настила второго дна, за исключе­ нием обнаружения трещин в листовом междудонном наборе.

Деформации листового междудонного набора (флоры, дни­ щевые стрингеры) наблюдались в местах наибольших остаточных деформаций обшивки в виде местной потери устойчивости ниж-

152

него участка листа, примыкающего к обшивке (рис. 75). Отмеча­ лась также деформация продольных днищевых ребер жесткости (полособульб № 22а) в виде прогибов с потерей ими устойчиво­ сти плоской формы изгиба.

Максимальные деформации днища (т. е. обшивки и набора) наблюдаются в районе между 0,2 и 0,25 длины судна от носового

Рис. 75. Повреждения листового междудонного набора (флоров) от слемминга на сухогруз­ ном турбоходе «Равен­

ство»:

перпендикуляра (рис. 76). Кроме того, на основании анализа по­ вреждений днища можно сделать вывод о перемещении в корму района остаточных деформаций обшивки на судах, имеющих но-

Рис. 76. Повреждения от слем.минга днищевой обшивки в носовой части кор­ пуса на судах типа «Ленинский комсомол»

минальную скорость хода в балласте свыше 20 узлов. В частно­ сти, на семи судах этого типа район распространения деформа­ ций сдвинулся в корму от сечения 0,25 длины судна от носового перпендикуляра и достиг сечения 0,3 длины судна.

Действующие Правила Регистра СССР [32] требуют усиления днища до сечения 0,3L только для судов с машинным отделением

в корме. При расположении машинного отделения в средней ча­ сти судна утолщенные поясья днищевой обшивки предусматрива­ ются на протяжении 0,25L от носового перпендикуляра. Если для относительно тихоходных судов это положение Правил безуслов­ но подтверждено многолетним опытом эксплуатации, то для су­ хогрузных быстроходных судов район усиления днища в носу должен быть расширен.

Практика эксплуатации быстроходный сухогрузных судов под­ тверждает данные модельных испытаний, проведенных М. Очи в конце 50-х годов, согласно которым увеличение скорости судна приводит к смещению зоны высоких давлений при слемминге в корму от обычного района усиления днища в носу.

Поэтому целесообразно для судов с большой эксплуатацион­ ной скоростью хода (например, более 18 узлов) предусматривать при постройке либо при выполнении подкреплений на существу­ ющих судах дополнительные усиления днища в корму от сечения 0,25 до сечения 0,3 длины судна от носового перпендикуляра.

В чем же причина повреждений днища на судах данной се­ рии? Одной из основных причин следует считать недостаточную осадку носом при плавании в балласте, которая ниже предписы­ ваемой Правилами Регистра СССР величины (0,025 длины судна). При полной балластировке всех балластных отсеков и форпика осадка носом составляет около 0,018, а в случае оставления фор­ пика порожним — 0,011 длины судна.

Следует отметить также наличие для судов этой серии рекомен­ дации увеличивать осадку кормой при балластных переходах с целью исключить оголения гребного винта, приводящие к раз­ рушению дейдвуда. К сожалению, рекомендации судовладельца, относящиеся к гребному комплексу, привели к ухудшению посад­

Опыт эксплуатации показал ошибочность принятых решений при­ менительно к восприятию ударных нагрузок, тем более в случае продольной системы набора днища в носовой части судна.

Вспомним суда типа «Либерти». Толщина листов днищевой обшивки в носовой части при поперечной системе набора (это существенно, так как на судах типа «Ленинский комсомол» фло­ ры поставлены через две шпации) составляла 16—18 мм, в то время как в нашем случае — 14 мм. Правда, пересчет со стали повышенной прочности на обычную малоуглеродистую сталь, до­ пускаемый Правилами Регистра СССР, приводит к толщине, рав­ ной 18 мм.

Сравним теперь с требованиями действующих Правил Реги­ стра СССР некоторые элементы конструкции днища.

154

Для сухогрузных судов длиной 156 м осадка носом не должна быть менее 0,025L (т. е. Т „ос^> 3,9 м). Усиления днищевой об­ шивки в носу задаются по отношению к минимальной толщине, определенной согласно Правилам при нормальной шпации. В ча­ стности, предусматривается увеличение толщин трех поясьев, бли­ жайших к килю с каждой его стороны, на 9 мм. Если исходить из применения обычной малоуглеродистой стали, то требуемая Правилами толщина днищевой обшивки составит 24,5 мм. По­ скольку Правилами предписывается иметь в носовой части рас­ стояние между продольными днищевыми ребрами не более 700 мм, то при существующем расстоянии 750 мм требуется пропорцио­ нальное увеличение толщины днищевой обшивки для обеспече­ ния равнопрочности. В этом случае требуемая толщина обшивки

Даже если предусмотреть установку дополнительного попереч­ ного набора (полуфлоров, например) на каждом шпангоуте, т. е. привести форму пластины днищевой обшивки к квадратной (700X750 мм; 700X850 мм), не будет обеспечена требуемая Пра­ вилами прочность днища. Учет такого подкрепления позволит уменьшить толщину поясьев только на 20%, т. е. окончательная толщина составит 16,2 мм.

Понятно, что при существующей толщине поясьев 14 мм и фактической осадке носом 0,01671 необходимость усиления дни­ ща не вызывает сомнений. Тем более, что даже действующие Пра­ вила не учитывают такого фактора, как высокая эксплуатацион­ ная скорость судна в балласте.

В некоторой степени подтверждением этому может служить пример усиления днища современных контейнерных судов.

Рассмотрим подкрепления носовой оконечности контейнерного судна длиной 178 м, построенного в 1971 г. на класс Германского Ллойда. Скорость судна 22 узла, мощность энергетической ус­ тановки 25 000 э. л. с.

Наряду с улучшенными (с точки зрения слемминга) в днище­ вой части обводами корпуса (предусмотрен подъем скулы, иск­ лючающий плоскую часть днища) выполнены следующие усиле­ ния днища:

несмотря на примененную по всему судну продольную систе­ му набора, в носовой части до сечения 0,3 длины судна от носо­

часто поставленные днищевые стрингеры идут по всей высо­ те двойного дна и отстоят друг от друга примерно на 960 мм;

несмотря на применение стали повышенной прочности (ох = = 36 кгс/см2, 0в=5О-^62 кгсісм2) толщина днищевой обшивки в районе между 0,05 и 0,25 длины судна от носового перпендику­ ляра увеличена на 15% по сравнению с толщиной листов в сред­

В процессе докования судов обычно ремонтируют поврежденное днище, заменяя отдельные участки обшивки и набора, а также ус­ танавливая дополнительные подкрепления. В некоторых случаях ограничиваются лишь установкой подкрепляющих флоры и стрингеры ребер жесткости. Понятно, что это лишь временные под­ крепления.

Для кардинального решения вопроса необходимо, вероятнее всего, заменить деформированные поясья днищевой обшивки бо­ лее толстыми листами (порядка 18 мм из стали 10ХСНД), уста­ новить флоры на каждом шпангоуте и днищевые стрингеры, тре­ буемые Правилами.

Что же касается района усилений днища, то его необходимо продлить в корму до сечения, отстоящего от носового перпенди­ куляра на 0,3 длины судна.

Повреждения на судах типа «Омск». Подробный анализ и описание повреждений от слемминга носовой конструкции днища сухогрузных теплоходов типа «Омск», построенных в Японии в начале 60-х годов, приведены в книге Н. В. Барабанова [1]. Ха­ рактерным для этих повреждений является их большой объем и главным образом большие величины остаточных деформаций об­ шивки и днищевого набора. Из других судов чрезмерно большие повреждения днища от слемминга наблюдались только на одном судне типа «Бежица» — теплоходе «Брянский рабочий», 1972 г. (имеются в виду серийные суда морского флота Черноморского, Балтийского и Северного бассейнов).

Именно это обстоятельство позволяет предположить, что глав­ ной причиной столь значительных повреждений от слемминга является нарушение судоводителями хорошей морской практики, которое, по всей видимости, заключалось в недопустимо большой скорости хода судна в балласте при сильном встречном волнении. Подтверждением этому можетслужить тот факт, что при обычной (с точки зрения действовавших в то время правил постройки) конструкции днищевого перекрытия наблюдается заметное сме­ щение района деформаций днища в корму, вплоть до сечения, отстоящего на 0,32 длины судна от носового перпендикуляра.

Показательным также может служить сравнение судов типа «Омск» длиной 143 м с близкими к ним сухогрузными судами типа «Белорецк» длиной 148 м, построенными в Дании в начале 60-х годов по аналогичным Правилам на класс Регистра судо­ ходства Ллойда. При почти идентичной конструкции днищевой

156

повреждения от слемминга совершенно отличны от деформаций, отмеченных на дальневосточных судах.

Так, на теплоходе «Белорецк» спустя 9 лет после постройки были обнаружены следующие повреждения от слемминга: не­ значительная гофрировка двух прилегающих к килю поясьев об­ шивки с правого и левого бортов на длине десяти шпаций в рай­

Анализируя причины повреждений судов от слемминга, бес­ спорно, нельзя сбрасывать со счета и недостаточную осадку носом в балласте, и недостаточный уровень подкреплений и усилений днища, но было бы неверным не учитывать случаев грубого на­ рушения хорошей морской практики.

Прав Н. В. Барабанов [1], высказывая мнение о том, что никакие подкрепления корпуса не смогут предотвратить повреж­ дения от слемминга при высоких скоростях хода в балласте и не­ достаточной (по действующим Правилам Регистра СССР) осадке носом.

Многое в данном случае зависит от опыта и умения, может быть, даже искусства судоводителей, но было бы гораздо на­ дежнее и безопаснее иметь возможность инструментального оп­ ределения необходимости снижения скорости и (или) изменения курса с тем, чтобы избежать повреждений от слемминга и, соот­

отличались от деформаций, наблюдаемых на других судах. Тот же район корпуса по длине судна, тот же характер деформаций об­ шивки. Величина стрелки прогиба гофр и местных вмятин 30—

40мм.

Более характерна для судов этой серии сильная вибрация при

слемминговых ударах, что отрицательно сказывается на прочно­ сти междудонного набора.

Например, на теплоходе «Добруш» (постройки 1960 г.) в 1971 г. были обнаружены следующие повреждения междудонного листового набора в районе носовых днищевых танков № 1 « 2:

157

разрезные ребра жесткости в районе между 162—175 шпангоутами имели

Следует отметить, что Правила требуют обеспечить надежную перевязку продольных ребер жесткости, подкрепляющих днище­ вую обшивку от слемминга, с поперечным днищевым набором.

необходимого сечения ребра на опоре, то оно выбрано из сооб­ ражений создания равнопрочной конструкции, при которой ребра,

Как известно, Правила Регистра СССР [32] предусматривают для крупнотоннажных судов более обширные подкрепления дни­ щевой обшивки, чем для судов небольшого тоннажа. Так, если для судов длиной менее 120 м требуется усиление двух прилега­ ющих к килю поясьев днищевой обшивки, то для судов длиной более 120 м необходимо усиление трех поясьев с каждого борта. Вероятно, это можно объяснить тем, что район плавания таких

158

нее. Характерно, что для судов клепаной конструкции вообще не требовалось усиления днища при длине судна менее 70 м.

Вместе с тем на небольших сухогрузных судах с расположен­ ным в корме машинным отделением наблюдаются повреждения днищевой обшивки от слемминга. В частности, такие поврежде­ ния были обнаружены на судах типа «Тисса» IV серии, построен­ ных в Венгрии в конце 50-х годов. Суда этой серии имеют сле­ дующие основные характеристики:

наружены остаточные деформации горизонтального киля и прилегающих двух

Поперечный набор имел деформацию со стрелкой прогиба до 15—20 мм. Указанные выше деформации впервые были обнаружены в 1969 г. Анализ

судовых журналов, произведенный Ждановской инспекцией Регистра СССР,

показал, что судно с 1968 по 1974 г. совершало балластные переходы в районе Черного, Азовского и Средиземного морей при волнении 5—6 баллов, имея осадку носом порядка 0,023 длины судна и большой дифферент на корму.

о плавании судна в балласте при волнении 4—5 баллов с осадкой носом по­ рядка 0,0445 длины судна и большим дифферентом на корму (около 2,5 м).

159